L
aseczki z rodzaju Clostridium wywołują oprócz dwóch ciężkich i powszechnie znanych chorób zwierząt i człowieka, jakimi są tężec i botulizm, kilka chorób człowieka oraz kilkanaście chorób zwierząt gospodarskich (tab. 1), wśród nich zgorzel gazową, szelestnicę, martwicze zapalenie wątroby u owiec i beztlenowcową enterotoksemię owiec (1, 2). Tok- synotwórcze zarazki z rodzaju Clostridium są pato- genami, przy czym rodzaj produkowanych toksyn decyduje o charakterze zmian i objawów chorobo- wych oraz o zejściu procesu chorobowego. Klostridia występują w glebie, kale, powietrzu i wodzie, gdzie przeżywają do roku, większość wchodzi w skład mi- krobiomu przewodu pokarmowego zdrowych zwie- rząt, niektóre występują w jelitach zdrowego czło- wieka (3, 4).Charakterystyka Clostridium perfringens
Przyczyną beztlenowcowej enterotoksemii owiec jest C. perfringens typu D. Rodzaj Clostridium (Clostridia- ceae) tworzą 73 gatunki, z których większość to sa- profity. Są to Gram-dodatnie zarodnikujące, pozba- wione ruchu beztlenowce, wyjątek stanowi kilka szczepów tolerujących tlen. Sporulujące bakterie po- siadają otoczkę. Komórki wegetatywne mają kształt pleomorficznych laseczek tworzących pary lub krót- kie łańcuszki. Nie produkują katalazy i dysmutazy
nadtlenkowej. Na agarze z krwią w 37°C po 24 godz., tworzą kolonie otoczone podwójną strefą hemolizy (5). Do ważnych i najczęściej występujących pato- gennych gatunków należy C. perfringens występują- cy w 5 toksynotypach (A, B, C, D i E) w zależności od produkowanych 4 głównych toksyn: α (CPA), β (CPB), ε (ETX, epsilon), ɩ (ITX, jota). Ponadto C. perfringens produkuje dodatkowo 15 różnych toksyn, które wy- stępują w toksynotypach w różnych kombinacjach (6). Należy do nich m. in. perfringolizyna 0, która jest toksyną letalną, enterotoksyna, nekrotyczna ente- rotoksyna B-like (NetB), beta-2 toksyna. Toksyny są produkowane w przewodzie pokarmowym albo pod wpływem zmian diety lub pod wpływem in- nych czynników środowiska (7, 8). Za enterotokse- mię owiec odpowiada toksyna epsilon. Jest ona pro- dukowana w formie prototoksyny o masie 32,981 kDa, która pod wpływem proteaz ulega konwersji na około 1000 razy silniej działającą toksynę (9). LD50 toksyny epsilon dla myszy wynosi 100μg. Działa ona letalnie, uszkadza śródbłonek, zwiększając przepuszczal- ność naczyń krwionośnych, powoduje obrzęki mó- zgu i płuc, zwiększa kurczliwość mięśni gładkich, przenika przez barierę krew – mózg, w mózgu jej receptorem jest sialoproteina w hipokampie, czego następstwem jest nadmierne wydzielanie glutami- nianu i zaburzenie czynności neuronów (10). Toksy- na traci właściwości toksyczne po tygodniu w tempe- raturze pokojowej, po kilku miesiącach w -20°C i po kilku latach w -80°C.
Epidemiologia
Choroba występuje na całym świecie, powodując duże straty w stadach owiec wypasanych na pastwiskach i wśród owiec rzeźnych. Nosicielstwo C. perfringens typ D w stadach owiec może wynosić 50%, zaś prze- ciwciała dla tego zarazka mogą występować nawet u 90% owiec (11). Przy zachorowalności poniżej 10%
śmiertelność może wynosić nawet 100%. Najbardziej podatne na zakażenie są jagnięta w wieku 3–10 tyg., pochodzące od matek wysokomlecznych oraz jagnię- ta odsadzone do 10. tygodnia o bardzo dobrej kondycji i dobrze żywione. Owce rzeźne chorują z chwilą przej- ścia na żywienie intensywne (12).
Patogeneza
Clostridium perfringens D jest normalnym składnikiem flory jelitowej owiec, w większej ilości występuje w je- licie biodrowym aniżeli w pozostałych odcinkach jelita cienkiego Będąc drobnoustrojem sacharolitycznym, szybko namnaża się i produkuje toksynę epitelio- tropową w z chwilą zadziałania czynników ryzyka, zwłaszcza z chwila przejścia z diety nisko- na dietę
Beztlenowcowa enterotoksemia owiec
Zdzisław Gliński, Andrzej Żmuda
z Wydziału Medycyny Weterynaryjnej w Lublinie
Pulpy kidney disease
Gliński Z., Żmuda A. Faculty of Veterinary Medicine, University of Life Sciences in Lublin
This article aims at presentation of disease in sheep that follows upset in gut microbiota, due to sudden changes to a rich diet. Enterotoxemia (pulpy kidney disease), most commonly occurs in rapidly growing or weaned lambs, when there is a rapid shift to a low fiber and high carbohydrate diet. The disease develops when Clostridium perfringens type D, that normally inhabits the animal intestines, begins to multiply fast and produces an epsilon toxin that results in toxemia and frequently, the sudden death. Rapid multiplication of type D and epsilon toxin production is favored by excess of dietary starch in the small intestine. C. perfringens type D can also cause a chronic form of the disease – focal, symmetrical encephalomalacia. Diagnosis is based on clinical signs, history of sudden death cases in herd and confirmation by necropsy, brain histopathology, bacteriological examination, RT-PCR and ELISA. Treatment, prevention and control of pulpy kidney disease depends on serotherapy with antitoxin, supportive treatment and correction of diet and vaccination. Effective vaccines are commercially available. All animals in the herd, especially the young ones, should be vaccinated to minimize the risk of enterotoxemia in sheep.
Keywords: Clostridium perfringens type D, sheep, pulpy kidney, vaccination.
Prace Poglądowe
412 Życie Weterynaryjne • 2021 • 96(6)
412
wysokoenergetyczną (13). Do najważniejszych czyn- ników ryzyka należą:
– nadmierna konsumpcja mleka lub śruty zbożowej przez jagnięta,
– obniżona odporność naturalna przez choroby lub stres,
– konsumpcja paszy bogatej w węglowodany ubo- giej w błonnik,
– zmniejszenie perystaltyki przewodu pokarmowego, – przejście sztuk rzeźnych na intensywne żywienie.
Toksyna epsilon C. perfringens typ D, zwiększając przepuszczalność włośniczek powoduje gromadze- nie się płynu w przestrzeniach międzykomórkowych, tworzenie obrzęków i zaleganie płynu przesiękowego w worku osierdziowym, rzadziej w jamie klatki pier- siowej i jamie otrzewnowej, zagęszczenie krwi, obrzęk płuc, nerek i mózgu. Obrzękowi mózgu towarzyszą objawy neurologiczne. W występującej rzadko prze- wlekłej postaci enterotoksemii rozwija się ogniskowe symetryczne rozmiękanie mózgu. Toksyna powoduje uszkodzenie mikrokosmków jelit i rozwój krwotocz- nego zapalenia jelit (14).
Objawy
U młodych zwierząt najczęściej występuje nado- stra postać choroby cechująca się śmiercią w ciągu 12 godzin. Czasem śmierć jagniąt poprzedzają ob- jawy nerwowe takie jak podniecenie lub konwulsje, utrata apetytu lub ziewanie, opistotonus. U jagniąt z objawami neurologicznymi śmierć może nastąpić w ciągu kilku minut (14). Typowa postać choroby ma ostry przebieg, śmierć poprzedza podniecenie, zabu- rzenie koordynacji ruchów, ruchy maneżowe, zale- ganie, opieranie głowy o ścianę lub podłoże, konwul- sje i pienisty wypływ z jamy ustnej. Lżejszy przebieg choroby cechuje utrata apetytu, bóle brzucha i obfi- ta lub wodnista biegunka, czasem z domieszką krwi.
Niekiedy śmierć poprzedzają konwulsje lub krótko trwająca śpiączka.
Dorosłe zwierzęta odstają od stada. Zataczają się, oddechy są nieregularne, przyspieszone i płytkie.
Nieregularnie występują objawy nerwowe w postaci konwulsji, zgrzytania zebrami, drżenia mięśni. Zwy- kle zwierzęta padają w ciągu 24 godz., po wystąpie- niu pierwszych objawów choroby. Może występować glikozuria i hiperglikemia. U zwierząt, które prze- żyły ostrą postać choroby, występuje ogniskowa sy- metryczne rozmiękanie mózgu spowodowane długo- trwałym działaniem toksyny klostridialnej. Występuje otępienie, ataksja, zaburzenia koordynacji ruchów, osłabienie, spadek masy ciała. Toksyna epsilon sty- muluje produkcję przeciwciał antytoksycznych nawet u zakażonych subklinicznie zwierząt (15).
Zmiany pośmiertne
Zwłoki po kilku godzinach cechuje zaawansowana autoliza na skutek obfitego namnożenia C. perfrin- ges. Tkankę podskórną, nasierdzie, wsierdzie i nerki pokrywają wybroczyny. Worek osierdziowy wypełnia płyn zabarwiony na jasnożółto lub czerwono, czasa- mi z domieszką skrzepów przypominających galaretę.
Jelita cienkie i grube wypełnia wodnista treść barwy kremowej z domieszką krwi i strzępkami włókni- ka, często z dużą ilością laseczek Clostridium. W ślu- zówce występują drobne owrzodzenia. Nerki ulegają najszybciej zmianom autolitycznym w porównaniu do innych narządów. Są zabarwione na ciemnobrą- zowo, kora nerek jest miękka, bryjowata. Zaawan- sowana autoliza lub rozlana ostra martwica dotyczy proksymalnego odcinka kanalików krętych. Ponadto w obrzękłej korze nerek występują wybroczyny. U czę- ści owiec nie występują zmiany w nerkach. W mózgu występuję symetrycznie rozmieszczone ogniska roz- miękania barwy szarożółtej (16).
Tabela 1. Wybrane choroby wywołane przez laseczki Clostridium u zwierząt i człowieka (1, 23)
CLOSTRIDIUM TOKSYNY CHOROBY
ZWIERZĘTA CZŁOWIEK
C. perfringens typ D epsilon, alfa beztlenowcowa enterotoksemia owiec i kóz, enterotoksemia cieląt i źrebiąt (rzadko) C. perfringens typ A alfa, beta 2, enterotoksyna zgorzel gazowa/ obrzęk złośliwy,
martwicze zapalenie trawieńca bydła zatrucia pokarmowe C. perfringens typ B alfa, beta, epsilon dyzenteria jagniąt
C. perfringens typ C alfa, beta, delta, jota zakaźne martwicze zapalenie jelit prosiąt, jagniąt, cieląt, źrebiąt,
nekrotyczne zapalenie jelit ptaków nekrotyczne zapalenie jelit C. novyi toksyna letalna zakaźne martwicze zapalenie wątroby owiec,
obrzęk złośliwy
C. sordelli toksyna letalna, toksyna krwotoczna zatrucie, zapalenie trawieńca jagniąt, zapalenie krwotoczne jelit, owiec, źrebiąt, bydła C. chauvoei toksyna letalna współudział w obrzęku złośliwym,
szelestnica owiec
C. septicum, alfa bradsot – paraszelestnica trawieńca owiec
C. tetani neurotoksyna tężcowa tężec tężec
C. botulinum neurotoksyna botulinowa botulizm botulizm
C. difficile alfa, beta, binary toxin zapalenie przewodu pokarmowego koni i prosiąt rzekomobłoniaste zapalenie okrężnicy
Prace Poglądowe
413
Życie Weterynaryjne • 2021 • 96(6) 413
Rozpoznanie
Opiera się na wywiadzie, w którym ważne znacze- nie ma występowanie nagłych padnięc jagniąt ży- wionych karmą wysokowęglowodanową, objawach klinicznych i zmianach sekcyjnych i musi zostać potwierdzone badaniem bakteriologicznym obej- mującym izolację i identyfikację C. perfringens typ D z kału lub treści jelit chorych lub padłych zwierząt (17). Badanie biochemiczne krwi i moczu pomaga w rozpoznaniu, ponieważ hiperglikemia i glikozu- ria nasuwają podejrzenie enterotoksemii. W przy- padku późno przeprowadzonej sekcji nie wykrywa się glikozurii, ponieważ glukoza, rozkładowi pod wpływem enzymów bakteryjnych. Materiał do ba- dań bakteriologicznych należy pobrać jak najszybciej po padnięciu zwierzęcia, nie później niż po 12 godz.
Do wykrywania C. perfringens wykorzystuje się test RT-PCR (18). Test ELISA i próba biologiczna na my- szach służą do wykrycia toksyny epsilon w treści jelit (19, 20, 21).
Postępowanie
Leczenie jest mało skuteczne ze względu na szyb- ki przebieg choroby. Jedyną skuteczną strategią po- wszechnie zalecaną w profilaktyce enterotoksemii są szczepienia szczepionkami produkowanymi na bazie oczyszczonych toksoidów toksyn C. perfringens typ D.
Nasilenie odporności jest ścisłe skorelowane z wy- sokością miana przeciwciał antytoksycznych. Tok- soidy cechują się wysoką immunogennością dzięki czemu zapewniają pełną ochronę przed działaniem toksyn (22). U odsadzonych jagniąt można ograni- czyć liczbę zachorowań, zmniejszając ilość skarmia- nych koncentratów paszowych, podając probiotyki i szczepiąc toksoidem, zaś u jagniąt nieposiadających odporności siarowej zaleca się podanie surowicy an- tytoksycznej przeciwko toksynie C. perfringens typ D i szczepionki. W celu uzyskania wysokiego pozio- mu odporności wymagane jest dwukrotnie podanie szczepionki w odstępie 4–6 tygodni i dalsze corocz- ne doszczepianie. Jarki i maciorki szczepi się dwu- krotnie toksoidem, w kolejnych latach szczepi się jeden raz na 6–4 tygodnie przed wykotem. Szcze- pienie matek zabezpiecza potomstwo przed zacho- rowaniem (6).
Piśmiennictwo
1. Cygan Z.: Choroby beztlenowcowe zwierząt. PPHU Pol-Druk. Kraków, 1999.
2. Rypuła K., Płoneczka-Janeczko K., Kita J., Kumala A. Zakażenia drob- noustrojami Clostridium perfringens u zwierząt. Życie Wet. 2012, 87, 192–196.
3. Daquigan N., Seekatz A.M., Greathouse K.L., Young V.B., White J.R.:
High resolution profiling of the gut microbiome reveals the extent of Clostridium difficile burden Biofilms Microbiom. 2017, 3, 35 https://
doi.org/10.1038/s41522–017-0043–0
4. Seekatz A. M., Young, V. B.: Clostridium difficile and the microbio- ta. J. Clin. Invest. 2014, 124, 4182–4189.
5. Havelaar A.H., Kirk M.D., Torgerson P.R., Gibb H.J., Hald T., Lake R.J., Praet N., Bellinger D.C., de Silva N.R., Garguori N., Speybroeck N., Cawthorne A.,Mathers C., Stein C., Angulo F.J., Devleesschauwer B.: World Health Organization global estimates and regional com- parisons of the burden of foodborne disease in 2010. PLoS Med. 12:
e1001923. doi:10.1371/ journal.pmed.1001923
6. Uzal F.A., Vidal J.E., McClane B.A., Gurjar A.A.: Clostridium perfrin- gens toxins involved in mammalian. Open Toxin. J. 2010, 2, 24–42.
7. Myiamoto K., Li J., McClane B.A.: Enterotoxigenic Clostridium per- fringens: Detection and identification. Microbes Environ. 2012, 27, 343–349.
8. Monma C., Hatakeyama K., Obata H., Yokoyama K., Konishi N., Itoh T., Kai A.: Four foodborne disease outbreaks caused by a new type of enterotoxin producing Clostridium perfringens. J. Clin. Microbiol.
2015, 53, 859–867.
9. Hunter S.E., Clarke I.N., Kelly D.C., Titball R.W.: Cloning and nuc- leotide sequencing of the Clostridium perfringens epsilon-toxin gene and its expression in Escherichia coli. Infect. Immun. 1992, 60, 102–110.
10. Dorca-Arevalo J., Soler-Jover A., Gibert M., Popoff M.R., Martin-Sa- tué M., Blasi J.: Binding of ε-toxin from Clostridium perfringens in the nervous system. Vet. Microbiol. 2008, 131, 14–25.
11. Jansen B.C.: The duration of immunity to pulpy kidney disease of sheep. Onderstepoort J. Vet. Res. 1967, 34, 333–343.
12. Nilo L.: Clostridium perfringens animal disease: A review of cur- rent knowledge. Can. Vet. J. 1980, 21, 141–148.
13. Bullen J.J., Batty I.I.: Enterotoxemia of sheep. Vet. Rec. 1990, 69, 1268–1276.
14. Jemal D., Shifa M., Kebede B.: Review on pulpy kidney disease. J. Vet.
Sci. Technol. 7. 5DOI: 10.4172/2157
15. Percival D.A., Shuttleworth A.D., Williamson E.D., Kelly D.C.: Anti - idiotypic antibody - induced protection against Clostridium per- fringens type D. Infect. Immun. 1990, 58, 2487–2492.
16. Buxton D., Morgan K. T.: Studies of lesions produced in the brains of colostrum-deprived lambs by Clostridium welchii (C. perfringnes) type D toxin. J. Comp. Pathol. 1976, 83, 435–447.
17. Uzal F.A.: Diagnosis of Clostridium perfringens intestinal infec- tions in sheep and goats. Anaerobe 2008, 10, 135–143.
18. Messelhausser U., Zucker R., Elmer-Englhard D., Busch U., Hor- mansdorfer S., Pudich U., Holler C.: Detection and characterization of C. perfringens via Real-Time-PCR. J. Verbr. Lebensmittel. 2007, 2, 194–197.
19. Hailegebreal G.: A review on Clostridium perfringens food poiso- ning. Glob. Res. J. Public Hlth Epidemiol. 2017, 4, 104–109.
20. Greco G., Madio A., Buonavoglia D., Totaro M., Corrente M., Hailege- breal G.: A review on Clostridium perfringens food poisoning. Glob.
Res. J. Public Hlth. Epidemiol. 2017, 4, 104–109.
21. MartellaV., Buonavoglia C.: Clostridium perfringens toxin types in lambs and kids affected with gastroenteric pathologies in Italy. Vet.
J. 2005, 170, 346–350.
22. De La Rosa C., Hogue D.E., Thonney M.L.: Vaccination schedules to ra- ise antibody concentrations against ε-toxin of Clostridium perfrin- gens in ewes and their triplet lambs. J. Anim. Sci.1997, 75, 2328–2334.
23. Kostro K., Gliński Z. (red. nauk.): Ochrona zdrowia i terapia chorób za- kaźnych zwierząt gospodarskich. II. Choroby zakaźne owiec i kóz. Wyd.
UP w Lublinie, 2014.
Dr hab. Sebastian Gnat; e-mail: sebastian.gnat@up.lublin.pl
Prace Poglądowe
414 Życie Weterynaryjne • 2021 • 96(6)
414
